專利名稱：用于提高對于對照溶液的葡萄糖結果進行溫度校正的準確度的系統和方法
用于提高對于對照溶液的葡萄糖結果進行溫度校正的準確度的系統和方法
背景技術：
在當今社會，確定生理體液(例如血液或血液衍生產品如血漿)中的分析物濃度變得日益重要。這種測定法發現用于多種應用和環境中，包括臨床實驗室測試、家庭測試等，此類測試結果在對多種疾病病癥的診斷和管理中扮演著十分重要的角色。所關注的分析物包括用于糖尿病管理的葡萄糖、用于監測心血管病癥的膽固醇等等。用于分析物濃度確定測定的通用方法是基于電化學的。在這種方法中，將含水液體樣品置于傳感器中的樣品反應室中，例如由至少兩個電極(即工作電極和反電極)構成的電化學電池，其中電極具有使得它們適于安培法或電量法測量的阻抗。待分析的組分允許與試劑反應以形成一定量的可氧化(或可還原)物質，該量與分析物濃度成比例。然后，以電化學方式估算存在的可氧化(或可還原)物質的量并且該可氧化(或可還原)物質的量與樣品中的分析物濃度相關。

發明內容
申請人:已發現，某些現有用于確定葡萄糖濃度的溫度校正可被改善以具有更大的準確度。在以下所述的多個實施例中，電化學電池可被用于多種樣品分析裝置，例如葡萄糖傳感器或免疫傳感器。分析樣品可包括血液。在一個實施例中，血液可包括全血。濃度待被分析的分析物可包括葡萄糖。葡萄糖濃度的測定可包括將葡萄糖向葡糖酸的物理轉化。在一個實施例中，具有黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)輔因子的酶GDH可被用于葡萄糖至葡糖酸的轉化。在樣品測定裝置為免疫傳感器的實施例中，濃度待被分析的分析物可包括C-反應蛋白。在一個方面，提供了用于確定對照溶液樣品中葡萄糖濃度的方法，所述方法可通過以下步驟實現將對照溶液樣品引入樣品分析裝置的電化學電池中以致使對照溶液樣品中的葡萄糖轉化，所述電化學電池具有第一電極和第二電極；確定電化學電池的溫度；基于溫度計算校正；獲得葡萄糖濃度；以及基于校正系數確定校正的葡萄糖濃度，使得校正的對照溶液濃度相比于參考規范具有小于約6%的誤差。對于本領域的技術人員來說，當結合將被首先簡要描述的附圖來參閱以下對本發明各種示例性實施例的更詳細說明時，這些和其它實施例、特征和優點將變得顯而易見。


并入本文中并且構成本說明書一部分的附圖示意性地示出了本發明的優選實施例，并且與上面所給出的概述和下面所給出的詳細描述一起用于解釋本發明的特征(其中相似的標號表示相似元件)，其中圖1A示出了測試條的透視圖；圖1B示出了圖1A的測試條的分解透視圖；圖1C示出了圖1A的測試條的遠側部分的透視圖；圖2示出了圖1A的測試條的底部平面視圖3示出了圖1A的測試條的側平面視圖；圖4A示出了圖1A的測試條的頂部平面視圖；圖4B示出了與圖4A的箭頭4B-4B —致的測試條遠側部分的局部側視圖；圖5示出了顯示測試儀與測試條接觸墊電接合的簡化示意圖；圖6示出了根據本發明的免疫傳感器的一個示例性實施例的分解視圖；圖7A示出了測試電壓波，其中測試儀在預定時間間隔內施加多個測試電壓；圖7B示出了由圖7A的測試電壓波產生的測試電流瞬態值；圖8A示出了測試電壓波，其中測試儀在預定時間間隔內施加多個相比于圖7A極性相反的測試電壓；圖8B示出了由圖8A的測試電壓產生的測試電流瞬態值；并且圖9是流程圖，其顯示在已確定樣品為對照溶液時應用溫度校正的方法的實施例。
具體實施例方式應參考附圖來閱讀下面的詳細說明，其中不同附圖中的類似元件編號相同。附圖未必按比例繪制，其示出了所選擇的實施例且并不旨在限制本發明的范圍。該詳細說明以舉例的方式而非限制性方式來說明本發明的原理。本文所用的針對任何數值或范圍的術語“約”或“大約”表示允許部件或多個組件的集合執行如本文所述的其指定用途的適當的尺寸公差。此外，如本文所用，術語“患者”、“宿主”、“使用者”和“受檢者”是指任何人或動物受檢者，并不旨在將系統或方法局限于人使用，盡管本主題發明在人患者中的使用代表著優選的實施例。現在將描述某些示例性實施例，以得到對本文所公開的系統和方法的結構、功能、制造和使用的原理的全面理解。這些實施例的一個或多個實例在附圖中示出。本領域的技術人員將理解，本文具體描述并示出于附圖中的系統和方法是非限制性示例性實施例并且本公開的范圍僅由權利要求書限定。結合一個示例性實施例進行圖示或描述的特征，可與其它實施例的特征進行組合。這種修改形式和變型形式旨在包括在本發明的范圍內。本發明公開的系統和方法適用于確定各種樣品中的多種分析物，并且尤其適用于確定全血、血漿、血清、間質液、或它們的衍生物中的分析物。在示例性實施例中，基于具有相對電極的薄層電池設計以及快速(例如，約5秒的分析時間)三脈沖電化學檢測的葡萄糖測試系統需要小樣品(例如，約0. 4 y L)，并可提供改善的血糖測量的可靠性和準確度。在用于測定分析物的反應單元中，樣品中的葡萄糖可利用葡萄糖脫氫酶被氧化成葡糖酸內酯，并且可使用電化學活性介體來使電子從酶穿梭到鈀工作電極。更具體地講，涂覆反應單元中的至少一個電極的試劑層可包含基于吡咯喹啉醌(PQQ)輔因子的葡萄糖脫氫酶(GDH)和鐵氰化物。在另一個實施例中，基于PQQ輔因子的酶GDH可用基于黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)輔因子的酶GDH替代。當血液或對照溶液劑量分配到反應室中時，葡萄糖被GDH(Ox)氧化，并在此過程中將⑶H(ox)轉化成⑶H(red),如以下化學轉化T.1所示。注意,⑶H(ox)是指⑶H的氧化態，⑶H (red)指⑶H的還原態。T.1 D-匍萄糖 +GDH(m)—匍糖酸+GDH(red)
然后，⑶H(red)通過鐵氰化物(即氧化介體或Fe (CN)63_)再生回到其活性氧化態，如以下化學轉化T. 2所示。在再生⑶H(ox)的過程中，由如T. 2所示的反應生成亞鐵氰化物(即還原介體或Fe (CN)64O T. 2 GDH(red) +2Fe (CN)廣—GDH (J +2Fe (CN)廣可利用穩壓器將三脈沖電勢波施加到工作電極和反電極，從而得到用于計算葡萄糖濃度的測試電流瞬態值。此外，從測試電流瞬態值中獲得的附加信息可用于在樣品基質之間進行區分并且校正血樣中由于血細胞比容、溫度變化、電化學活性組分造成的波動，并識別可能的系統誤差。原理上，本發明的方法可與具有間隔開的第一和第二電極以及試劑層的任何類型的電化學電池一起使用。例如，電化學電池可為測試條的形式。在一個方面，測試條可包括由薄隔板分離的兩個相對電極，以限定其中放置試劑層的樣品容納室或區域。申請人注意到其它類型的測試條，包括，例如，具有共平面電極的測試條也可用于本文所述的方法中。電化學電池圖1A-4B示出適用于本文所述方法的示例性測試條62的多個視圖。如圖所示,測試條62可包括從近端80延伸至遠端82并具有側邊緣56、58的細長主體。主體59的近側部分可包括具有多個電極164、166和試劑72的樣品反應室61，并且測試條主體59的遠側部分可包括能夠與測試儀電連通的結構。在使用時，生理流體或對照溶液可被遞送到樣品反應室61中以進行電化學分析。在示例性實施例中，測試條62可包括第一電極層66和第二電極層64，以及設置在兩電極層之間的隔層60。第一電極層66可提供第一電極166和用于將第一電極166電連接到第一電觸頭67的第一連接軌76。類似地，第二電極層64可提供第二電極164和用于將第二電極164電連接到第二電觸頭63的第二連接軌78。在一個實施例中，樣品反應室61由第一電極166、第二電極164和隔板60限定,如圖1A-4B所不。具體地講，第一電極166和第二電極164分別限定樣品反應室61的底部和頂部。隔板60的切口區域68可限定樣品反應室61的側壁。在一個方面，樣品反應室61還可包括多個提供樣品入口和/或出口的口 70。例如，其中的一個口可提供流體樣品入口，而另一個口可用作出口。樣品反應室61可具有小體積。例如，所述體積可在約0.1微升至約5微升，優選約0. 2微升至約3微升，并且更優選約0. 3微升至約I微升的范圍內。如本領域的技術人員將會知道的，樣品反應室61可具有多種其它此類體積。為了提供小樣品體積，切口 68可具有在約0. Olcm2至約0. 2cm2,優選約0. 02cm2至約0. 15cm2,并且更優選約0. 03cm2至約0. OScm2范圍內的面積。類似地，本領域的技術人員將會知道，體積切口 68可具有多個其它此類面積。此外，第一和第二電極166、164的間距可在約I微米至約500微米的范圍內，優選在約10微米至約400微米的范圍內，并且更優選在約40微米至約200微米的范圍內。在其它實施例中，此范圍可在多個其它值之間變化。狹小的電極間距還可允許進行氧化還原循環，其中在第一電極166處生成的氧化介體可擴散到第二電極164處從而變為還原型，并隨后又擴散回第一電極166處再變為氧化的。在測試條主體59的遠端，第一電觸頭67可被用于建立至測試儀的電連接。第二電觸頭63可通過如圖2所示的U形凹口 65接通測試儀。申請人注意到，測試條62可包括多種能夠電連接測試儀的可供選擇的電觸頭。例如，美國專利No. 6，379，513 (其全文據此以引用方式并入本文(其拷貝附于本文附錄))公開了一種電化學電池連接方式。在一個實施例中，第一電極層66和/或第二電極層64可為由諸如金、鈀、碳、銀、鉬、氧化錫、銥、銦、以及它們的組合(例如，銦摻雜的氧化錫)的材料形成的導電材料。此夕卜，可通過多種工藝(例如，濺射、無電鍍或絲網印刷工藝)將導電材料設置到絕緣片(未示出)上來形成電極。在一個示例性實施例中，第二電極層64可為濺射的金電極，并且第一電極層66可為濺射的鈀電極。可用作隔層60的合適的材料包括各種絕緣材料，例如塑料(例如PET、PETG、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯)、硅、陶瓷、玻璃、粘合劑、以及它們的組
入
口 o可使用諸如槽式涂布、從管末端分配、噴墨法和絲網印刷的工藝將試劑層72設置在樣品反應室61內。此類工藝描述于例如以下美國專利No. 6，749，887 ;No. 6，869，411 ;No. 6，676，995 ;和No. 6，830, 934中，這些參考文獻中的每一個全文均以引用方式并入本文(其拷貝附于本文附錄)。在一個實施例中，試劑層72可包含至少介體和酶，并且可被沉積到第一電極166上。各種介體和/或酶在本公開的實質和范圍內。例如，合適的介體包括鐵氰化物、二茂鐵、二茂鐵衍生物、鋨吡啶絡合物、以及醌衍生物。合適酶的例子包括葡萄糖氧化酶、基于吡咯喹啉醌(PQQ)輔因子的葡萄糖脫氫酶(GDH)、基于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸輔因子的⑶H、以及基于FAD的⑶H[E. C.1.1. 99. 10]。一種適于制備試劑層72的示例性試劑制劑描述于美國專利No. 7，291，256中，該專利全文據此以引用方式并入本文(其拷貝附于本文附錄)。第一電極166或第二電極164可用作使有限量的介體氧化或還原的工作電極，這取決于測試儀所施加的測試電勢的極性。例如，如果限流物質是還原介體，則其可在第一電極166處被氧化，只要施加相對于第二電極164足夠的正電勢即可。在這種情況下，第一電極166執行工作電極的功能，而第二電極164執行反/參比電極的功能。應該指出的是，除非另外說明，表述測試條62，否則由測試儀100施加的所有電勢在下文中將相對于第二電極164而言。類似地，如果施加相對于第二電極164足夠的負電勢，則還原介體可在第二電極164處被氧化。在這種情況下，第二電極164可執行工作電極的功能，而第一電極166可執行反/參比電極的功能。起初，本發明所公開的方法可包括將一些所關注的流體樣品引入測試條62中，該測試條62包括第一電極166、第二電極164和試劑層72。該流體樣品可為全血或其衍生物或部分、或對照溶液。流體樣品(如血液)可經由口 70劑量分配到樣品反應室61中。在一個方面，口 70和/或樣品反應室61能夠使得毛細管作用導致流體樣品填充樣品反應室61。圖5提供了與第一電觸頭67和第二電觸頭63接合的測試儀100的簡化視圖，第一電觸頭67和第二電觸頭63分別與測試條62的第一電極166和第二電極164電氣連通。測試儀100能夠分別經由第一電觸頭67和第二電觸頭63與第一電極166和第二電極164電連接(如圖2和5所示)。如本領域的技術人員將會知道的，多種測試儀可與本文所述的方法一起使用。然而，在一個實施例中，測試儀包括至少一個處理器，其能夠用于執行計算以及能夠用于數據分類和/或存儲，所述計算能夠根據至少一個測量的與電化學電池的物理特性相關聯的參數來計算校正系數。如圖5所示，電觸頭67可包括兩個接腳67a、67b。在一個示例性實施例中，測試儀100與接腳67a、67b獨立連接，使得當測試儀100與測試條62接合時，完成電路。測試儀100可測量在接腳67a、67b之間的電阻或電連續性以確定測試條62是否與測試儀100電連接。申請人注意到，測試儀100可使用多種傳感器和電路來確定何時相對于測試儀100適當定位測試條62。在一個實施例中，測試儀100可在第一電觸頭67和第二電觸頭63之間施加測試電勢和/或電流。一旦測試儀100識別到測試條62已被插入，則測試儀100繼而接通并啟動流體檢測模式。在一個實施例中，流體檢測模式導致測試儀100在第一電極166和第二電極164之間施加I微安的恒定電流。因為測試條62最初是干燥的，所以測試儀100測量最大電壓，該最大電壓受測試儀100內的硬件限制。然而，一旦使用者將流體樣品劑量分配到入口 70上，這就導致樣品反應室61被填充。當流體樣品橋接第一電極166和第二電極164之間的間隙時，測試儀100將測量被測量電壓的降低(例如，如美國專利No. 6，193,873中所述，所參考專利全文以引用方式并入本文(其拷貝附于本文附錄))，該降低低于預定的閾值，從而導致測試儀100自動地啟動葡萄糖測試。應該指出的是，當樣品反應室61的僅一部分被填充時，測量的電壓的降低可低于預定的閾值。自動地識別流體被施加的方法不一定指示樣品反應室61已被完全填充，但僅能確認樣品反應室61中存在一定量的流體。一旦測試儀100確定流體已被施用到測試條62，就仍可需要短暫但非零量的時間來使得流體完全填充樣品反應室61。圖6中示出了與本文公開的方法的至少一些結合使用的樣品分析裝置的另一示例性實施例即免疫傳感器110，并且其在2009年9月30日提交的題目為“AdhesiveCompositions for Use in an Immunosensor”(用于免疫傳感器中的粘合劑組合物)的美國專利申請序列號12/570，268 (Chatelier等人)中有所描述，該申請的內容全文據此以引用方式并入本文(其拷貝附于本文附錄)。多個室可在免疫傳感器內形成，所述多個室包括通過其可將樣品引入免疫傳感器中`的填充室，通過其樣品可與一種或多種所需材料反應的反應室，以及通過其可確定樣品特定組分的濃度的檢測室。這些室可在免疫傳感器的下電極、上電極和隔板的至少一部分中形成。該免疫傳感器也可包括根據需要使空氣進入和逸出免疫傳感器的排氣孔，以及用來選擇性地密封該排氣孔的第一和第二側的第一和第二密封組件。該第一密封組件也可形成填充室的壁。如圖所示，免疫傳感器110包括下電極112，下電極上具有條紋狀的兩種液體試劑130和132。可采用用來形成電極的多種技術來形成下電極112，但在一個實施例中，可用金噴涂填充有硫酸鋇的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)片。形成電極的其它非限制性實例公開于2000年11月10日提交的題目為“Electrochemical Cell”(電化學電池)的美國專利No. 6，521，110 (Hodges等人)中，其內容全文據此以引用方式并入本文(其拷貝附于本文附錄)。同樣，液體試劑130和132可具有多種不同的組成。在一個實施例中,第一液體試劑130包括與緩沖劑中的酶例如GDH-PQQ綴合的抗體，所述緩沖劑含有蔗糖以及泊洛沙姆(如Pluronics 嵌段共聚物)、抗凝劑(如檸康酸鹽)和鈣離子。在一個實施例中，第二液體試劑132包括在酸性緩沖劑(例如，稀釋的檸康酸溶液)中的鐵氰化物、葡萄糖和第二介體(如吩嗪硫酸乙酯)的混合物。第一液體試劑130和第二液體試劑132可在下電極112上干燥。可采用多種技術來干燥試劑130和132，但在一個實施例中，當試劑130和132在下電極112上成條紋狀后，一個或多個紅外干燥機可應用于試劑130和132。例如，在使用紅外干燥機后，也可使用一個或多個空氣干燥機。本文中所提到的第一試劑和第一液體試劑以及第二試劑和第二液體試劑可被互換使用，并且不一定表明在具體實施例中，試劑在給定時間處于其液體形式或干燥形式。另外，與第一和第二液體試劑相關聯的一些組分可被互換使用和/或根據需要在第一和第二液體試劑中一起被使用。作為非限制性實例，抗凝劑可與第一液體試劑130和第二液體試劑132中之一相關聯或與二者同時相關聯。可在試劑130和132間的噴涂金處形成線條，使得試劑132的邊緣非常接近或接觸到該線條。可使用激光燒蝕或峰利的金屬邊緣刻出該線條。在一個示例性實施例中，可在試劑130和132在電極上形成條紋狀之前刻出該線條。此線條可經設計用于使下電極112在檢測室下方的部分與將在反應室下方的部分電絕緣。這可在電化學測定期間更好地對工作電極的面積進行限定。免疫傳感器110還可包括上電極114，該電極具有一個或多個其上包含表面結合抗原的磁珠134。抗原能夠與置于下電極112上的抗體和反應室118中的樣品反應，如下文詳細描述的那樣。本領域的技術人員將認識到，置于下電極112和上電極114上的組分是可互換的。因此，下電極112可包括一個或多個磁珠134，而上電極114上可包括有成條紋狀的兩種液體試劑130和132。另外，盡管在圖示實施例中，電極112的長度形成免疫傳感器110的整體長度，但在其它實施例中電極可以僅為免疫傳感器層的一部分并作為下電極或上電極，或者多個電極可置于單層免疫傳感器上。此外，由于施加到免疫傳感器的電壓可以反向和/或交替，因此每一個下電極和上電極可在不同階段用作工作電極和反電極或反電極/參考電極。為便于說明的目的，在本專利申請中，下電極被視為工作電極，上電極被視為反電極或反電極/參考電極。置于上下電極112和114間的隔板116可具有多種形狀和大小，但它通常成形為有利于接合下電極112和上電極114以形成免疫傳感器110。在一個不例性實施例中，隔板116在兩側上包含粘合劑。隔板116還可包括隔板116兩側的每一側上的防粘襯墊。可以形成至少兩個腔的方式切割隔板116。所形成的第一個腔可用作反應室118，而第二個腔可用作檢測室120。在一個實施例中，可輕模切隔板116使得反應室118與電極112和114對齊，從而使抗原與抗體在其中進行反應；并且使檢測室120與電極112和114對齊，從而在其中對鐵氰化物進行電化學確定。在一個實施例中，隔板116可置于下電極112上，其放置方式使得上電極114上的磁珠134和下電極112上的第一試劑130至少部分地置于反應室118中，并且下電極112上的第二試劑132的鐵氰化物-葡萄糖組合至少部分地置于檢測室120中。在第一液體試劑130和第二液體試劑132中的每一個中包含抗凝劑是有利的，可使抗凝劑與每個反應室118和檢測室120相關。在一些實施例中，上下電極112和114之一與隔板116的組合可層合在一起以形成雙層層合，而在其它實施例中每個下電極112、上電極114和隔板116的組合可層合在一起以形成三層層合。作為另外一種選擇，還可添加附加層。填充室122可通過在下電極112和上電極114以及隔板116中的一個中穿孔形成。在所示實施例中，填充室通過在下電極112和隔板116上穿孔形成，使得下電極112中的孔與反應室118重疊。如圖所示，填充室122可與檢測室120相隔一定距離。此類構造允許樣品通過填充室122進入免疫傳感器110,然后流進反應室118進行反應,例如與第一液體試劑130 (包含在第一電極112上與緩沖劑中的酶綴合的抗體)以及在上電極114上成條紋狀的磁珠134進行反應，而不會進入檢測室120。樣品一旦反應，即可流入檢測室120中與第二液體試劑132發生化學或物理轉化，液體試劑為例如酸性緩沖劑中的鐵氰化物、葡萄糖和第二介體的混合物。排氣孔124可通過在兩個電極112和114以及隔板116中的每一個上穿孔形成，使得排氣孔124延伸穿過整個免疫傳感器110。可按照合適的方式(例如，在多個不同位置鉆孔或穿孔)形成所述孔，但是在一個示例性實施例中，所述孔可重疊于與反應室118隔開的檢測室120的區域。排氣孔124可以多種不同方式進行密封。在圖示實施例中，第一密封組件140位于下電極112上，以密封排氣孔124的第一側，第二密封組件142位于上電極114上，以密封排氣孔124的第二側。密封組件可由任意數量的材料制成和/或包括任意數量的材料。作為非限制性實例，密封組件中的任一個或兩個可為親水性膠帶或5 31過1#帶。密封組件的粘合側可面對免疫傳感器110。如圖所示，第一密封組件140不僅可形成排氣孔124的密封件，而且還可形成填充室122的壁以使樣品可包含于其中。合并到第一密封組件140的粘合側的性質可與填充室122相關聯。例如，如果第一密封組件140包括使其變為親水性和/或水溶性的性質，則當樣品設置于其中時，填充室可保持良好的潤濕性。此外，密封組件140和142均可選擇性地與免疫傳感器110相連或分離，以根據需要為免疫傳感器110和置于其中的組件提供排氣和/或密封。一般可在免疫傳感器的構造中使用粘合劑。可將粘合劑合并到免疫傳感器中和本發明的其它樣品分析裝置中的方法的非限制性實例可見于2009年9月30日提交的題目為“Adhesive Compositions for Use in an Immunosensor”(用于免疫傳感器中的粘合劑組合物)的美國專利申請序列號12/570，268 (Chatelier等人)中，該專利申請全文均以引用方式并入本文。 盡管本發明討論了多種不同的與免疫傳感器相關聯的實施例，但是也可結合本發明的方法使用免疫傳感器的其它實施例。此類實施例的非限制性實例包括在下述專利中有所描述的實例2002年3月21日提交的題目為“Direct Immunosensor Assay”(直接免疫傳感器測定)的美國專利申請公開No. 2003/0180814(Hodges等人)，2004年4月22日提交的題目為“Immunosensor” (免疫傳感器)的美國專利申請公開No. 2004/0203137 (Hodges等人)，以及美國專利公開No. 2010/0006452(其要求美國專利申請公布No. 2003/0180814和No. 2004/0203137中每一個的優先權)，以上專利申請全文均以引用方式并入本文(其拷貝附于本文附錄)。在一個實施例中，免疫傳感器110能夠被放入儀表中，所述儀表能夠向電極112和114施加電勢，并測量由施加電勢產生的電流。在一個實施例中，該免疫傳感器包括用于接合儀表的一個或多個插片117。還可使用其它結構來使免疫傳感器110與儀表接合。儀表可包括許多不同結構。例如，儀表可包括磁體，其能夠保持免疫傳感器110的某些組分在一個室中，而其它組分流向另一個室。在一個示例性實施例中，儀表的磁體被定位成使得在將免疫傳感器110放置于儀表中時，磁體位于反應室118下方。這可使得磁體有助于阻止任何磁珠134，并且更具體地講阻止結合到珠134的任何抗體-酶綴合物流進檢測室120。該儀表的一個替代結構包括加熱元件。加熱元件可有助于加快反應速度，并通過降低粘度幫助樣品按所需方式流過免疫傳感器HO。加熱元件還可允許一個或多個室和/或設置在其中的樣品被加熱至預定溫度。加熱至預定溫度可有助于(例如)通過消除或去除反應進行時溫度變化的影響來提供準確性。此外，穿孔儀器也可與所述儀表相連。該穿孔儀器能夠在第一密封構件和第二密封構件的至少一個上在期望的時間穿孔，以使得空氣可流出排氣孔并且液體可從反應室流入檢測室中。免疫傳感器110和測試條62也能夠與控制單元相關聯，在優選實施例中，控制單元可為Texas Instrument MSP-430微控制器，其在2010年7月20日提交(代理人案卷號CIL-5005)的共同待審美國臨時專利申請S.N. 61/366，099中有所描述并示出(其拷貝附于本文附錄)。該控制單元能夠執行多種功能。在一個示例性實施例，當樣品被引入所述裝置時，控制單元能夠測量樣品的填充時間。在另一實施例中，該控制單元能夠確定血樣的血細胞比容值。在另一實施例中，該控制單元能夠根據填充時間來計算樣品中分析物的濃度。事實上，至少部分地取決于所需的功能和將系統設計成用以測量填充時間的方法，該控制單元可包括多個不同的結構。該控制單元還可測量該系統的其它方面。作為非限制性實例，控制單元能夠測量免疫傳感器或測試條的一個或多個室的溫度。控制單元也能夠測量樣品的溫度、樣品的顏色、免疫傳感器或測試條的電容、或樣品和/或系統的多種其它特性和/或性質。作為其它非限制性實例，該控制單元能夠將填充時間確定的結果、電容測量的結果、分析物的濃度確定的結果和/或血細胞比容測量的結果傳送至外部設備。可以多種方式實現這個過程。在一個實施例中，該控制單元可硬連線至微處理器和/或顯示裝置。在另一實施例中，該控制單元能夠以無線方式將數據從控制單元傳輸至微處理器和/或顯示裝置。該系統的其它部件也可能夠進行此類測量。例如，免疫傳感器或儀表能夠測量免疫傳感器或測試條的一個或多個室的溫度，測量或推導出樣品的溫度，或者測量、確定或推導出樣品和/或系統的多種其它特性和/或性質。另外，本領域技術人員應當認識到控制單元的這些結構可互換并且選擇性地結合在單個控制單元中。例如，控制單元既可確定填充時間、電容，又可測量室的溫度。在其它實施例中，至少部分地在多個控制單元的配置和要進行的所需功能的基礎上，可一起使用多個控制單元來進行多種功能。
_2] 分析物濃度測試在一個實施例中，一旦測試儀100已確定流體已被引入(例如劑量分配)到測試條62上，測試儀100就可通過在規定的間隔內向測試條62施加多個測試電勢來進行葡萄糖測試，如圖7A所示。葡萄糖測試時間間隔Ttj表示進行葡萄糖測試的時間量(但不一定所有的計算都與葡萄糖測試相關聯)，其中葡萄糖測試時間間隔Ttj可包括用于第一測試電勢時間間隔T1的第一測試電勢E1、用于第二測試電勢時間間隔T2的第二測試電勢E2、以及用于第三測試電勢時間間隔T3的第三測試電勢E3。此外，如圖7A所示，第二測試電勢時間間隔T2可包括恒定(DC)測試電壓分量和疊加的交流(AC)或振蕩測試電壓分量。疊加的交流測試電壓分量可被施加由Tmp指示的時間間隔。葡萄糖測試時間間隔Ttj可在例如約I秒至約5秒的范圍內。
如上所述，第一電極166或第二電極164均可用作使有限量的介體氧化或還原的工作電極，這取決于測試儀所施加的測試儀的極性。應該指出的是，除非另外說明，否則由測試儀100施加的所有電勢在下文中將針對第二電極164而言。然而，申請人注意到，由測試儀100施加的測試電勢也可針對第一電極166而言，在這種情況下，以下所述的測試電勢的極性和測量電流將是反向的。在第一、第二和第三測試電勢時間間隔期間測量的多個測試電流值可在約I次測量/納秒至約I次測量/100毫秒范圍內的頻率進行測量。申請人注意到，名稱“第一”、“第二”和“第三”為了方便而選擇并不一定反映施加測試電勢的順序。例如，實施例可具有這樣的電勢波，其中可在施加第一和第二測試電壓之前施加第三測試電壓。雖然描述了以連續方式使用三個測試電壓的實施例，但申請人注意到，葡萄糖測試可包含不同數目的開路電壓和測試電壓。申請人還注意到，葡萄糖測試時間間隔可包括任何數目的開路電勢時間間隔。例如，葡萄糖測試時間間隔可包括在一個或多個測試電勢時間間隔之前或之后的僅兩個測試電勢時間間隔和/或開路電勢時間間隔。在另一個示例性實施例中，葡萄糖測試可包含用于第一時間間隔的開路、用于第二時間間隔的第二測試電壓、以及用于第三時間間隔的第三測試電壓。如圖7A所示，測試儀100可施加用于第一測試電勢時間間隔T1 (如在約0至約I秒范圍內)的第一測試電(如-20mV)。第一測試電勢時間間隔T1可在約0.1秒至約3秒的范圍內，優選在約0. 2秒至約2秒的范圍內，并且最優選在約0. 3秒至約I秒的范圍內。第一測試電勢時間間隔T1可為足夠長的，以使得樣品反應室61可被樣品完全填充，并且也使得試劑層72可至少部分溶解或溶劑化。在其它實施例中，第一測試電勢時間間隔T1可包括任何其它所需的時間范圍。在一個實施例中，測試儀100可在電極之間施加第一測試電勢E1，持續時間介于儀表可檢測到測試條正被樣品填充之時和施加第二測試電勢E2之前之間。在一個方面，測試電勢E1較小。例如，該電勢可在約-1至約-1OOmV的范圍內，優選在約_5mV至約-50mV的范圍內，并且最優選在約-1OmV至約-30mV的范圍內。更小的電勢相比于施加更大的電勢差在較小程度上將還原介體濃度梯度擾亂，但仍足以獲得樣品中可氧化物質的測量值。測試電勢E1可被施加介于檢測到填充和施加第二測試電勢E2之時之間的時間的一部分，或可施加整個該時間段。如果測試電勢E1被使用了該時間的一部分，則可施加開路以用于該時間的剩余部分。在該實施例中，任何數目的開路和小電勢施加、它們的施加順序和時間的組合不是關鍵的，只要施加小電勢E1的總時間段足以獲得指示存在于樣品中的可氧化物質的存在和/或量的電流測量值，就可施加該組合。在一個優選的實施例中，小電勢E1施加基本上介于檢測到填充之時和施加第二測試電勢E2之時之間的整個時間段。在第一時間間隔1\期間，測試儀100測量所得第一電流瞬態值，該值可稱為ia(t)。電流瞬態值表示通過測試儀在特定測試電勢時間間隔期間測量的多個電流值。電流瞬態值表示通過測試儀在特定測試電勢時間間隔期間測量的多個電流值。在一個實施例中，可在約0. 05秒至約1. 0秒范圍內，并且優選約0.1秒至約0. 5秒范圍內，并且最優選約0.1秒至約0. 2秒范圍內的時間內測量第一電流瞬態值ia(t)。在其它實施例中，可在任何其它所需的時間范圍內測量第一電流瞬態值1(0。如下所討論的，第一電流瞬態值的一部分或全部可被用于本文所述的方法中以確定對照溶液或血樣是否被施加到測試條62。第一瞬態電流的量值受樣品中可容易氧化的物質的存在的影響。血液通常包含容易在第二電極164處被氧化的內源化合物和外源化合物。相反，對照溶液可被配制成使得其不含有可氧化的化合物。然而，血樣組成可變化并且高粘度血樣的第一電流瞬態值的量值將通常比低粘度樣品小(在一些情況下甚至比對照溶液樣品小)，因為樣品反應室61可能在約0. 2秒后并未被完全填充。不完全填充將導致第一電極166和第二電極164的有效面積降低，這繼而可導致第一電流瞬態值降低。因此，由于血樣的變化，單獨地樣品中可氧化物質的存在不總是充分辨別的因素。一旦第一時間間隔T1時間已流逝，測試儀100就可在第一電極166和第二電極164之間施加第二測試電勢E2 (例如，如圖7A所示的約-300mV)以用于第二測試電勢時間間隔T2 (例如，如圖7A所示的約3秒)。第二測試電勢E2可為足夠負的介體氧化還原電勢值，以使得在第二電極164處出現極限氧化電流。例如，當使用鐵氰化物和/或亞鐵氰化物作為介體時，第二測試電勢E2可在約-600mV至約OmV的范圍內，優選在約_600mV至約-1OOmV的范圍內，并且更優選為約_300mV。同樣，在圖6中指示為Tmp的時間間隔也可持續在一定的時間范圍內，但在一個示例性實施例中，其具有約20毫秒的持續時間。在一個示例性實施例中，疊加的交流測試電壓分量在施加第二測試電壓V2后約0. 3秒至約0. 32秒后被施力口，并引起兩個周期的具有約109Hz的頻率以及約+/-50mV的振幅的正弦波。在第二測試電勢時間間隔T2期間，測試儀100可測量第二電流瞬態值ib(t)。第二測試電勢時間間隔T2可為足夠長的以基于極限氧化電流的量值來監測樣品反應室61中還原介體(如亞鐵氰化物)的生成速率。還原介體可通過試劑層72中的一系列化學反應而生成。在第二測試電勢時間間隔T2期間，有限量的還原介體在第二電極164處被氧化，非限制量的氧化介體在第一電極166處被還原，從而在第一電極166和第二電極164之間形成濃度梯度。如將進行描述的，第二測試電勢時間間隔1~2應為足夠長的，以使得可在第二電極164處生成足夠量的鐵氰化物。在第二電極164處可需要足夠量的鐵氰化物，以使得在第三測試電勢E3期間可測量用于在第一電極166處氧化亞鐵氰化物的極限電流。第二測試電勢時間間隔T2可在約0秒至約60秒的范圍內，并且優選在約I秒至約10秒的范圍內，并且最優選在約2秒至約5秒的范圍內。圖7B顯示在第二測試電勢時間間隔T2開始時較小的峰ipb，隨后在第二測試電勢時間間隔(例如，在約I秒至約4秒的范圍內)期間氧化電流絕對值的逐漸增加。出現較小峰是由于還原介體在約I秒時的初始消耗。氧化電流的逐漸增加歸因于試劑層72生成亞鐵氰化物然后亞鐵氰化物擴散到第二電極164。第二電勢時間間隔T2流逝之后，測試儀100可在第一電極166和第二電極164之間施加第三測試電勢E3以用于第三測試電勢時間間隔T3(例如，如圖6所示在約4至約5秒的范圍內)。在第三測試電勢時間間隔T3期間，測試儀100可測量第三電流瞬態值，該值可表示為ie(t)。第三測試電勢E3可為足夠正的介體氧化還原電勢值，以使得在第一電極166處測量極限氧化電流。例如，當使用鐵氰化物和/或亞鐵氰化物作為介體時，第三測試電勢E3可在約OmV至約600mV的范圍內，優選在約IOOmV至約600mV的范圍內，并且更優選為約300mV。第二測試電勢時間間隔T2和第三測試電勢時間間隔T3每一個可在約0.1秒至約4秒的范圍內。對于圖7A所示的實施例，第二測試電勢時間間隔T2為約3秒，而第三測試電勢時間間隔T3為約I秒。如上所提及的，在第二測試電勢E2和第三測試電勢E3之間可允許開路電勢時間流逝。作為另外一種選擇，可在施加第二測試電勢E2后施加第三測試電勢E3。注意,第一、第二或第三電流瞬態值的一部分一般可被稱為電池電流或電流值。第三測試電勢時間間隔T3可為足夠長的以基于氧化電流的量值來監測第一電極166附近的還原介體(如亞鐵氰化物)的擴散。在第三測試電勢時間間隔T3期間，有限量的還原介體在第一電極166處被氧化，而非限制量的氧化介體在第二電極164處被還原。第三測試電勢時間間隔T3可在約0.1秒至約5秒的范圍內，優選在約0. 3秒至約3秒的范圍內，并且最優選在約0. 5秒至約2秒的范圍內。圖7B顯示在第三測試電勢時間間隔T3開始時較大的峰ip。，隨后降低至穩態電流。在一個實施例中，第一測試電勢E1和第二測試電勢E2均具有第一極性，而第三測試電勢E3具有與第一極性相反的第二極性。然而，申請人注意到，第一、第二和第三測試電勢的極性可根據確定分析物濃度的方式和/或根據區分測試樣品和對照溶液的方式進行選擇。電容測丨量在一些實施例中，可測量電容。電容測量可基本測量由于在電極-液體界面處形成離子層而導致的離子雙層電容。電容的量值可用來確定樣品是對照溶液還是血樣。例如，當對照溶液在反應室內時，測量的電容量值可大于血樣在反應室中時測量的電容量值。如以下將更詳細討論的，測量的電容可用于多種方法中以對電化學電池的物理特性對使用電化學電池作出的測量的影響進行校正。例如，測量的電容可與電化學電池的使用年齡和電化學電池的儲存條件中的至少一者有關。作為非限制性實例，用于在測試條上進行電容測量的方法和機制可見于美國專利No. 7，195，704和No. 7，199，594中，這兩個專利全文據此均以引用方式并入本文(其拷貝附于本文附錄)。在一種用于測量電容的示例性方法中，將具有恒定分量和振蕩分量的測試電壓施加到測試條。在這種情況下，如下文進一步詳述的，可數學地處理所得測試電流以確定電容值。一般來講，當在具有明確限定的面積(即在電容測量期間不發生改變的面積)的工作電極處出現極限測試電流時，可在電化學測試條中進行最準確且最精確的電容測量。當在電極和隔板之間有緊密的密封時，可形成不隨時間推移而改變的明確限定的電極面積。當電流不由于葡萄糖氧化或電化學衰減而迅速改變時，測試電流為相對恒定的。作為另外一種選擇，由于葡萄糖氧化而可見的信號增加被伴隨電化學衰減的信號降低有效地平衡時的任何時間段也可為用于測量電容的適當時間間隔。在劑量分配樣品之后，如果樣品滲到隔板60和第一電極166之間，則第一電極166的面積可能隨時間推移而改變。在測試條的一個實施例中，試劑層72可具有大于切口區域68的區域，該區域導致試劑層72的一部分位于隔板60和第一電極層66之間。在某些情況下，將試劑層72的一部分插入隔板60和第一電極層66之間可允許在測試期間被潤濕的電極面積增加。因此，在測試期間可發生滲漏，這導致第一電極的面積隨時間推移而增加，這繼而又可使電容測量失真。相比之下，第二電極164的面積與第一電極166相比可隨時間推移更穩定，因為在第二電極164和隔板60之間沒有試劑層。因此,樣品不太可能滲到隔板60和第二電極164之間。因此，使用在第二電極164處的極限測試電流的電容測量可為更精確的，因為面積在測試期間不改變。如上所述且如圖7A所示，一旦在測試條中檢測到液體，即可在電極之間施加第一測試電勢E1 (例如-20mV)并持續約I秒，以監視液體的填充行為并區分對照溶液和血液。在公式I中，使用測試電流約0. 05至I秒。第一測試電勢E1可為較低的，使得亞鐵氰化物在電池中的分布盡可能少地被第一和第二電極處發生的電化學反應所干擾。在施加第一測試電勢E1之后可施加具有更大絕對量值的第二測試電勢E2 (例如-300mV)，使得可在第二電極164處測量極限電流。第二測試電勢E2可包含AC電壓分量和DC電壓分量。AC電壓分量可在施加第二測試電勢E2后預定量的時間時被施加，并且該AC電壓分量還可為具有約109赫茲的頻率和約+/-50暈伏的振幅的正弦波。在一個優選的實施例中，在施加第二測試電勢E2后，該預定量的時間可約0. 3秒至約0. 4秒的范圍內。作為另外一種選擇，該預定量的時間可為隨時間而變化的測試電流瞬態具有約零的斜率的時間。在另一個實施例中，該預定量的時間可為電流峰值(如ipb)衰減約50%所需要的時間。對于DC電壓分量，其可在第一測試電勢開始時被施加。該DC電壓分量可具有足以導致第二電極處的極限測試電流的量值，例如相對于第二電極約_300mV。與圖4B —致，試劑層72未涂覆到第二電極164上，這導致絕對峰值電流ipb的量值與絕對峰值電流ip。的量值相比是較低的。試劑層72能夠在存在分析物的情況下生成還原介體，并且鄰近第一電極的還原介體的量可有助于較高的絕對峰值電流ip。。在一個實施例中，至少試劑層72的酶部分當將樣品引入測試條時能夠基本上不從第一電極擴散到第二電極。在ipb之后的測試電流在大約1. 3秒時趨于停留在平坦區域，然后隨著在可被試劑層72涂覆的第一電極166處生成的還原介體擴散到未被試劑層72涂覆的第二電極164，電流又增加。在一個實施例中，電容測量可在測試電流值的相對平坦區域進行，其可在約1. 3秒至約1. 4秒時進行。一般來講，如果在I秒之前測量電容，則電容測量可干擾可用于測量第一電流瞬態值込⑴的較低的第一測試電勢Ep例如，疊加到_20mV恒定電壓分量上的大約+/-50mV的振蕩電壓分量可導致對測量的測試電流的顯著擾動。振蕩電壓分量不僅干擾第一測試電，而且其也可顯著地擾動在約1.1秒時測量的測試電流，該測試電流繼而可干擾對抗氧化劑的校正。在大量的測試和實驗后，最終確定的是，在約1. 3秒至約1. 4秒時測量電容令人驚奇地產生準確且精確的測量值，該測量值不干擾對照溶液/血液辨別測試或血糖計算法。在第二測試電勢E2之后，可施加第三測試電勢E3 (例如+300mV)，從而導致在可被試劑層72涂覆的第一電極166處測量測試電流。第一電極上試劑層的存在可允許液體滲透到隔層和電極層之間，這可導致電極面積增加。如圖7A所示，在一個示例性實施例中，在時間間隔Teap期間，109Hz的AC測試電壓(±50mV峰間值)可被施加2個周期。第一周期可用作調節脈沖，而第二周期可用于確定電容。可通過對交流電(AC)波的一部分上的測試電流求和，減去直流電(DC)偏移，并使用AC測試電壓振幅和AC頻率將結果歸一化來獲得電容估計值。該計算提供測試條的電容測量值，其在測試條樣品室被樣品填充時主要受測試條樣品室影響。在一個實施例中，可通過對輸入AC電壓與DC偏移相交時(即輸入電壓的AC分量為零時)的時間點(過零點)兩側各四分之一的AC波上的測試電流求和來測量電容。以下更詳細地描述關于這如何轉化成電容測量值的推導。公式I可顯示在時間間隔Tcap期間隨時間而變化的測試電流量值公式I i (t) = i0+st+Isin (Co t+)其中術語ifst表示由恒定測試電壓分量引起的測試電流。一般來講，DC電流分量被視為隨時間而線性變化(由于持續的葡萄糖反應生成亞鐵氰化物)并因此由恒定i。(其是時間零時(過零點)的DC電流)和s (DC電流隨時間而變化的斜率)表示。AC電流分量由Isinbt+ct)表示，其中I為電流波的振幅， 為其頻率，并且小為其相對于輸入電壓波的相移。術語《也可表示為2 Jif，其中f為AC波的頻率，以赫茲為單位。術語I也可以公式2中所示的表示 其中V為施加電壓信號的振幅，并且|Z|為復阻抗的量值。術語|Z|也可以公式22中所示的表示 公式權利要求
1.一種用于確定對照溶液樣品中葡萄糖濃度的方法，所述方法包括 將所述對照溶液樣品引入樣品分析裝置的電化學電池中以致使所述對照溶液樣品中的葡萄糖轉化，所述電化學電池具有第一電極和第二電極； 確定所述電化學電池的溫度； 基于所述溫度計算校正； 獲得葡萄糖濃度；以及 基于所述校正系數確定校正的葡萄糖濃度，使得所述對照溶液的校正的葡萄糖濃度相比于參考規范具有小于約6%的誤差。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述計算包括評價所確定的溫度是否在第一范圍內，并且如果在該范圍內，則用以下公式計算所述校正系數CT = Acs X T + Bcs X [G]X T + Ccs X [G] + Dcs，其中[G]包括葡萄糖濃度，T包括所確定的溫度，并且術語ACS、BCS、Ccs和Dk包括從經驗獲得的常數。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述計算包括評價所確定的溫度是否在第一范圍內，并且如果不在該范圍內，則用以下公式計算所述校正系數CT = Jcs*[G] + KCS*T +Lcs* [G]2 + MCS*[G]*T+ PCS*T2 + Hcs，并且術語 Jcs、Kcs、Lcs、Mcs、Pcs 和 Hcs 包括從經驗獲得的常數。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述校正系數被限制在約-15至約+15的范圍。
5.根據權利要求3所述的方法，其中評價包括確定所述校正系數是否大于15，并且如果大于15，則將所述校正系數設定為約15的值，否則如果所述校正系數不大于15，則確定所述葡萄糖濃度是否小于約100mg/dL且所述校正系數是否小于-15。
6.根據權利要求5所述的方法，其中如果[G]小于100mg/dL且Ct小于-15，則可將Ct設定為-15。
7.根據權利要求5所述的方法，還包括確定是否滿足以下兩個條件Ca)所述校正系數包含約-15至約+15的值以及(b)所述葡萄糖濃度包含等于或大于lOOmg/dL的值，并且如果滿足這兩個條件，所述校正系數除以所述葡萄糖濃度所得的值大于約O. 15，則將所述校正系數設定為等于約O. 15乘以所述葡萄糖濃度的乘積的值，否則如果所述校正系數除以所述葡萄糖濃度所得的值小于-O. 15，則將所述校正系數設定為等于大約-O. 15乘以所述葡萄糖濃度的乘積。
8.根據權利要求5所述的方法，其中所述第一范圍包括約19°C至約25°C的溫度。
全文摘要
本文提供了用于使用比之前更準確的溫度校正來確定對照溶液中葡萄糖濃度的方法以及與所述方法結合使用的裝置和系統。
文檔編號G01N33/487GK103052881SQ201180038074
公開日2013年4月17日 申請日期2011年8月1日 優先權日2010年8月2日
發明者A.克拉格斯, S.麥金托什, J.羅杰斯 申請人:西拉格國際有限責任公司